CAPÍTULO E. UNIONES MECÁNICAS

CAPÍTULO E. UNIONES MECÁNICAS
Este Capítulo se aplica a los medios de unión y a las partes afectadas de las barras
que se unen. Las especificaciones de este Capítulo son válidas para uniones
sometidas a solicitaciones estáticas.
Se dan especificaciones para cuatro tipos de uniones: abulonadas, remachadas,
con tornillos (autorroscantes o autoperforantes) y uniones de las chapas de
aluminio usadas para revestir techos y fachadas.
E.1. DISPOSICIONES GENERALES
E.1.1. Bases de proyecto
Las uniones comprenden: las partes afectadas de las barras vinculadas (por
ejemplo las almas de las vigas) y los medios de unión (bulones, remaches y
tornillos).
Todos los componentes de la unión deberán ser dimensionados de manera que su
resistencia de diseño sea mayor o igual a la resistencia requerida resultante del
análisis estructural cuando en la estructura actúan las acciones mayoradas, o
mayor o igual a una proporción específica de la resistencia de las barras unidas,
según corresponda.
Las fuerzas y momentos actuantes en la unión se distribuirán de manera que :
• Las fuerzas y momentos internos supuestos estén en equilibrio con las fuerzas y
momentos aplicados.
• Las deformaciones que se deriven de la distribución adoptada se mantengan
dentro de la capacidad de deformación de los medios de unión y de las piezas
unidas.
Para el cálculo de la unión se utilizará el análisis elástico lineal.
E.1.2. Articulaciones
Las uniones de apoyo de vigas, vigas armadas y vigas reticuladas serán
proyectadas como articulaciones, excepto que se especifique de otra manera en
los documentos de proyecto. Se admitirá que sean dimensionadas para trasmitir
solamente el esfuerzo de corte requerido y la fuerza axil requerida, si ella existiera,
de la unión. Las articulaciones deberán permitir las rotaciones extremas de las
barras supuestas como articuladas.
En una triangulación, las uniones articuladas de barras serán proyectadas para
trasmitir las fuerzas requeridas resultantes del análisis estructural y no
deberán desarrollar momentos flexores significativos que afecten a las barras
concurrentes. Esta condición se considerará cumplida si el momento flexor
desarrollado es menor o igual que el 20 % de la menor resistencia a flexión de
las barras concurrentes. Los ejes de las barras que concurran a la unión se
cortarán en un punto, excepto que el momento flexor resultante de la excentricidad
sea considerado en el dimensionamiento de las barras concurrentes y de la unión.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
103
E.1.3. Uniones de momento
Las uniones extremas rígidas o semirígidas de vigas, vigas armadas, vigas
reticuladas y barras en general deberán ser dimensionadas para resistir los
efectos combinados de fuerzas y momentos requeridos resultantes de la rigidez de
la unión. Su deformación deberá ser compatible con la hipótesis de rigidez de la
unión.
E.1.4. Resistencia y disposición de las uniones
Si el baricentro de la unión no coincide con la línea de acción de la resultante de las
cargas, los elementos unidos y los medios de unión se deberán dimensionar
tomando en cuenta las excentricidades de las cargas en la unión.
E.1.5. Mínima distancia al borde
Si la distancia entre el centro de un pasador y el borde de un elemento unido en la
dirección de la carga, db, es menor que 2d, la resistencia de diseño al
aplastamiento del elemento unido se deberá multiplicar por el factor [db/2d], siendo
d el diámetro nominal del pasador. (Ver Sección E.2.5).
La distancia desde el centro de un pasador hasta el borde de una pieza no deberá
ser menor que 1.5d.
Figura E.1-1. Separación entre centros de agujeros
E.1.6. Máxima separación de los pasadores
La separación entre centros de pasadores paralela (paso) y perpendicular a la
dirección de la fuerza (gramil) de elementos sometidos a tracción deberá ser
menor o igual que (75 + 20t) mm siendo t el espesor del componente externo.
En elementos sometidos a compresión, se limita la máxima separación entre
pasadores para prevenir el pandeo de la chapa entre ellos. La chapa entre
pasadores deberá ser tratada como una placa delgada soportada a lo largo de
ambos lados, por lo que deberá verificarse para pandeo global y local según se
indica:
1) Separación de los pasadores en la dirección de la fuerza (paso): se obtendrá
considerando la resistencia de diseño de las Secciones C.4.1 a C.4.4 (pandeo
global) con una longitud efectiva kL = s/2, siendo s la separación entre
pasadores.
2) Separación de los pasadores perpendicular a la dirección de la fuerza (gramil):
se obtendrá considerando la resistencia de diseño de la Secciones C.4.6 a
C.4.8 (pandeo local). El ancho b se tomará como el 80 % de la distancia entre
ejes de pasadores perpendicular a la dirección de la fuerza, g, resultando b =
0,8g. Si solamente se utiliza una línea de pasadores la resistencia de diseño se
deberá basar en la Sección C.4.5.2 con un ancho b = distancia al borde del
pasador.
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104
E.1.7. Rotura de bloque de corte
La rotura del bloque de corte es un estado límite en el cual la resistencia está
determinada por la suma de la resistencia al corte en una línea (o líneas) de falla y
de la resistencia a la tracción en un segmento perpendicular. Debe ser comprobada
en las uniones extremas de viga donde se recorta el ala superior y en barras
traccionadas. Cuando se utilice la resistencia a rotura en el área neta para
determinar la resistencia de un segmento, se deberá emplear la fluencia en el área
bruta para el segmento perpendicular. La resistencia de diseño a la rotura de
bloque de corte φRn de las uniones abulonadas en una línea de falla con corte en
algunos segmentos y tracción en otros segmentos se determinará de la siguiente
forma:
-1
-1
Para Fut Ant (10 ) ≥ Fuv Anv (10 )
φ R n = φ [(Fyv )Agv + F ut Ant ] (10 -1 )
-1
(E.1.7-1)
-1
Para Fut Ant (10 ) < Fuv Anv (10 )
φ R n = φ [Fuv Anv + F yt Agt ] (10 −1 )
(E.1.7-2)
siendo:
φ = 0,85
Agv
el área bruta solicitada al corte, en cm2
Agt
el área bruta solicitada a la tracción, en cm2
Anv área neta solicitada al corte, en cm2
Ant
área neta solicitada a la tracción, en cm2
Rn
la resistencia nominal del bloque de corte, en kN
Fut
la tensión de rotura a tracción del aluminio, en Mpa, Tabla A.2-1
Fuv
la tensión de rotura a corte del aluminio, en Mpa, Tabla A.2-1
Fyt
la tensión de fluencia a tracción del aluminio, en MPa, Tabla A.2-1
Fyv
la tensión de fluencia a corte del aluminio, en MPa, Tabla A.2-1
Las áreas netas se determinarán con las especificaciones del Capítulo B.
E.1.8. Pasadores que unen elementos de gran espesor
Si el espesor total de los elementos unidos por un pasador de aluminio es mayor
que 4.5d, la resistencia nominal al corte del pasador se deberá reducir dividiendo
por [1/2 + Gf / (9d)], donde Gf es el espesor total de las partes unidas y d es el
diámetro nominal del pasador.
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105
E.1.9. Agujeros avellanados
El espesor a considerar para el cálculo del área de aplastamiento en los agujeros
avellanados deberá ser igual al espesor de la parte unida menos la mitad de la
profundidad de la avellanadura.
E.2. UNIONES ABULONADAS
El material de los bulones se indica en el Capítulo A, Sección A.2.3.1 del presente
Reglamento.
Las uniones con bulones de acero deberán satisfacer las especificaciones del
Reglamento CIRSOC 301/2005 y de la Recomendación CIRSOC 305 excepto en lo
específicamente modificado por este Reglamento.
E.2.1. Tamaño y uso de agujeros
El tamaño máximo de los agujeros para bulones esta dado en la Tabla E.2-1.
En las uniones de barra con barra se deberán ejecutar agujeros normales, a
menos que el Proyectista o Diseñador Estructural, o el Director de Obra aprueben
agujeros holgados, ovalados cortos u ovalados largos en uniones abulonadas.
Los agujeros holgados se podrán utilizar en cualquiera o en todas las chapas de
uniones de deslizamiento crítico, pero no podrán ser utilizadas en uniones tipo
aplastamiento. Se deberán instalar arandelas endurecidas sobre los agujeros
holgados de una chapa externa.
Los agujeros ovalados cortos se podrán utilizar en cualquiera o en todas las
chapas de uniones de deslizamiento crítico o del tipo aplastamiento. Los
agujeros ovalados cortos se podrán utilizar independientemente de la dirección
de la carga en uniones del tipo deslizamiento crítico, pero su longitud mayor deberá
ser normal a la dirección de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento. Se
deberán instalar arandelas sobre los agujeros ovalados cortos en una chapa
externa; cuando se usen bulones de alta resistencia, estas arandelas deberán ser
endurecidas.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
106
Tabla E.2-1. Dimensión nominal de los agujeros
Dimensiones de los agujeros (mm)
Diámetro de los
bulones
(mm)
6
7
8
10
12
14
16
20
22
24
27
>28
Normales
(diámetro)
Holgados
(diámetro)
Ovalados cortos
(ancho x largo)
Ovalados largos
(ancho x largo)
8
9
10
12
14
16
18
22
24
27
30
d+3
9
10
11
13
16
18
20
24
28
30
35
d+8
14x18
16x20
18x22
22x26
24x30
27x32
30x37
(d+3)x(d+10)
14x30
16x35
18x40
22x50
24x55
27x60
30x67
(d+3)x(2,5xd)
Diámetro de los
bulones
(pulgadas)
¼
5/16
3/8
7/16
½
5/8
¾
7/8
1
≥1 1/8
Dimensiones de los agujeros (pulgadas)
5/16
3/8
7/16
½
9/16
11/16
3/16
15/16
1 1/16
d+1/16
3/8
7/16
½
9/16
5/8
13/16
15/16
11/16
1¼
d+5/16
9/16x11/16
11/16x7/8
13/16x1
15/16x1 1/8
1 1/16x1 5/16
(d+1/16)x(d+3/8)
9/16x1 ¼
11/16x19/16
13/16x17/8
15/16x23/16
1 1/16x2 ½
(d+1/16)x(2,5xd)
Tanto en uniones tipo deslizamiento crítico como tipo aplastamiento, los agujeros
ovalados largos sólo se podrán utilizar en una de las partes unidas en cada
superficie individual de empalme. Se podrán utilizar agujeros ovalados largos
independientemente de la dirección de la fuerza en uniones tipo deslizamiento
crítico, pero su mayor dimensión deberá ser normal a la dirección de la fuerza en el
caso de uniones tipo aplastamiento. Cuando se utilicen agujeros ovalados largos
en una chapa externa, se deberán colocar arandelas planas o una barra continua
con agujeros normales, con el tamaño suficiente como para cubrir completamente
el óvalo después del montaje. En uniones con bulones de alta resistencia, tales
arandelas planas o barras continuas tendrán un espesor mayor o igual que 8 mm y
deberán ser de material de grado estructural, pero no necesariamente deberán ser
endurecidas. Si se requieren arandelas endurecidas para el uso de bulones de alta
resistencia, estas arandelas endurecidas deberán ser colocadas sobre la superficie
externa de la arandela plana o de la barra continua.
E.2.2. Resistencia de diseño a tracción de bulones de aluminio
La resistencia de diseño a tracción para un bulón de aluminio será:
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107
φ R n = φ Abn Fut (10 −1 )
(E.2.2-1)
siendo:
φ = 0,65
2
Abn el área neta de la parte roscada del bulón, en cm , Abn
π⎛
1,191 ⎞
= ⎜d −
⎟
4⎝
n ⎠
2
(E.2.2-2)
d
diámetro nominal del bulón, en cm
n
el número de filetes de rosca por unidad de longitud de un bulón, en 1/cm
Fut la tensión de rotura a la tracción del material del bulón, en Mpa, Tabla E.2-2
E.2.3. Resistencia de diseño a corte de bulones de aluminio
La resistencia de diseño al corte para un bulón de aluminio será:
(a) Para rosca excluida del plano de corte:
φ R n = φ Ab Fuv (10 −1 )
(E.2.3-1)
(b) Para rosca incluida en el plano de corte:
φ R n = φ Abn Fuv (10 −1 )
(E.2.3-2)
siendo:
φ = 0,65
πd 2
Ab
el área del cuerpo no roscado, en cm2, Ab =
Abn
el área neta de la parte roscada del bulón, en cm2, Ec. E.2.2-2
d
el diámetro nominal del bulón, en cm
Fuv
la tensión de rotura al corte del bulón, en Mpa, Tabla E.2-2
4
Tabla E.2-2. Tensiones de rotura para bulones de aluminio
Aleación y
templado
1.
Mínima tensión Mínima tensión de
de rotura al
rotura a la tracción1,
1
corte , Fuv
Fut
(MPa)
(MPa)
2024-T4
255
425
6061-T6
170
290
7075-T73
280
470
De ASTM B316/B316M
E.2.4. Resistencia de diseño para combinación de corte y tracción de
bulones de aluminio
Cuando los bulones están sometidos a corte y a tracción simultáneamente, se
deberá satisfacer la siguiente condición adicionalmente a las indicadas en E.2.2 y
E.2.3.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
108
⎛ Pu
⎜⎜
⎝ φR nt
2
⎞
⎛ V
⎟⎟ + ⎜⎜ u
⎝ φR nv
⎠
2
⎞
⎟⎟ ≤ 1
⎠
(E.2.4-1)
siendo:
Pu
Resistencia requerida a tracción generada por las cargas mayoradas, en kN
Vu
Resistencia requerida a corte generada por las cargas mayoradas, en kN
φRnt Resistencia de diseño a tracción del bulón, en kN
φRnv Resistencia de diseño a corte del bulón, en kN
E.2.5. Resistencia al aplastamiento de la chapa en los agujeros
La resistencia de diseño al aplastamiento de la chapa o elemento de aluminio,
será verificada tanto para las uniones tipo aplastamiento, como para las de tipo
deslizamiento crítico.
La resistencia de diseño al aplastamiento de la chapa en los agujeros de bulones se
determinará de la siguiente forma:
(a) Para un bulón en una unión con agujeros normales:
φ R n = 2 φu Fut d t a (10 −1 )
(E.2.4 -1)
(b) Para un bulón en una unión con agujeros ovalados cortos o largos
φ R n = 1,34 φu Fut d t a (10 −1 )
(E.2.4-2)
siendo:
φu = 0,85
Fut
la tensión de rotura a la tracción en la chapa, en Mpa, Tabla A.2-1
d
el diámetro nominal del bulón, en cm
ta
el espesor de aplastamiento de la chapa, en cm
t
el espesor de la parte unida crítica, en cm
Para agujeros avellanados ta= t - 0,5 (profundidad de la avellanadura)
para otros agujeros ta=t=espesor de la parte unida crítica.
Este valor se deberá usar para relaciones entre distancia al borde y diámetro
del conector,db, mayores o iguales que 2. Para relaciones menores esta
resistencia de diseño será multiplicada por un factor igual a: db / 2d.
La distancia al borde es la distancia medida, desde el centro del bulón hasta el
borde del elemento unido, en la dirección de la carga aplicada. Para bordes
extruídos, cortados, aserrados, laminados o cepillados no deberá ser menor que 1,5
veces el diámetro nominal del bulón.
E.2.6. Separación mínima de los bulones de aluminio
La distancia mínima entre los centros de los agujeros para bulones, s, deberá ser
2.5 veces el diámetro nominal de los bulones.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
109
E.2.7. Bulones Calibrados (Bulones de seguridad)
Los bulones calibrados deberán satisfacer los requisitos indicados en el presente
Reglamento para bulones convencionales y se deberán instalar de acuerdo con las
especificaciones de sus fabricantes. El área de aplastamiento debajo de la cabeza y
el cuello no deberá ser menor que la de un bulón y tuerca convencionales.
E.2.8. Uniones abulonadas de deslizamiento crítico
E.2.8.1.
Disposiciones generales
Las uniones de deslizamiento crítico para cargas de servicio entre elementos de
aluminio o entre elementos de aluminio y elementos de acero deberán satisfacer las
especificaciones del Reglamento CIRSOC 301/2005 y de la Recomendación
CIRSOC 305 excepto en lo específicamente modificado por este reglamento. Solo
pueden utilizarse bulones A325 (o ISO 8.8) zincados, a fin de prevenir la corrosión
galvánica entre los bulones de acero y los elementos de aluminio. La resistencia de
diseño de bulones de alta resistencia en uniones de deslizamiento crítico para
cargas de servicio, se obtendrá de acuerdo con la sección E.2.8.4. Los bulones
así dimensionados se deberán verificar al corte para cargas mayoradas
trabajando en uniones tipo aplastamiento con la Sección E.2.8.3 y al aplastamiento
de la chapa de acuerdo con la Sección E.2.5 para cargas mayoradas.
Se utilizarán uniones de deslizamiento crítico en los siguientes casos:
(a) Uniones en las que el deslizamiento de las superficies de contacto pueda afectar
alguna condición de servicio o reducir la resistencia o la estabilidad de la estructura
o del elemento estructural (por ejemplo uniones extremas de barras armadas),
(b) Uniones con agujeros holgados,
(c) Uniones con agujeros ovalados cuando su mayor dimensión no es perpendicular
a la dirección de la fuerza,
(d) Cualquier otra unión establecida en los planos de proyecto o donde las
especificaciones de esta Reglamento lo exijan.
E.2.8.2.
Agujeros
Los agujeros deberán ser agujeros normales, holgados, ovalados cortos u ovalados
largos. Las dimensiones nominales de los agujeros no deberán ser mayores que las
indicadas en la Tabla E.2-1.
E.2.8.3.
Resistencia de diseño a corte de un bulón para cargas mayoradas
La resistencia de diseño al corte de un bulón de alta resistencia será:
φ R n = φ Fn Ab (10 −1 )
(E.2.7.3-1)
siendo:
φ = 0,75
Rn
la resistencia nominal de un bulón, en kN
Fn
resistencia nominal al corte en uniones del tipo aplastamiento, en MPa
Fn
330 MPa cuando la rosca no está excluida de los planos de corte, en MPa
Fn
415 MPa cuando la rosca está excluida de los planos de corte, en MPa
Ab el área del cuerpo no roscado de un bulón, en cm2
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110
E.2.8.4.
Resistencia de diseño al deslizamiento crítico para cargas de
servicio
Los bulones de alta resistencia en uniones de deslizamiento crítico se deberán
dimensionar de manera que la resistencia de diseño al deslizamiento no sea
superada por la resistencia requerida debida a las cargas de servicio. La
resistencia de diseño al deslizamiento será:
φ R n = φ D μ Tm N s
s
(E.2.8.4-1)
siendo:
φ = 1,0
para agujeros normales
= 0,85 para agujeros holgados y ovalados cortos
= 0,70 para agujeros ovalados largos con su eje mayor perpendicular a la
dirección de la carga
= 0,60 para agujeros ovalados largos con su eje mayor paralelo a la dirección de
la carga
Rns la resistencia nominal al deslizamiento de un solo bulón para cargas de
servicio, en kN.
D = 0,80, factor de probabilidad de deslizamiento
μ
el coeficiente medio de rozamiento:
(a) para superficies Clase B: superficies de aluminio acabadas con chorro de
escoria de carbón de acuerdo con la norma SSPC SP-5 hasta obtener un
sustrato con un perfil promedio de 0,05 mm en contacto con superficies
similares de aluminio o superficies de acero pintadas con zinc con un
espesor de película seca máximo de 0,1 mm.
μ = 0,50
(b) Para otras superficies los coeficientes de rozamiento se deberán determinar
por ensayos, los cuales se realizarán de acuerdo a Norma IRAM
correspondiente ó Apéndice A del Reglamento CIRSOC 305/2005.
Tm la fuerza de tracción mínima de pretensado del bulón, según Sección E.2.8.6. ,
en KN
Ns la cantidad de superficies de rozamiento
Se deberá considerar el efecto que tienen sobre la resistencia al deslizamiento los
cambios de temperatura respecto de la temperatura de instalación y la diferencia
entre los coeficientes de dilatación térmica correspondientes al aluminio y al acero
de los bulones.
E.2.8.5.
Arandelas
a. Se deberán utilizar arandelas debajo de las cabezas de los bulones y debajo de
las tuercas.
b. En los agujeros ovalados largos de piezas externas se deberá utilizar una
arandela plana o barra de acero galvanizado de al menos 7,94 mm (5/16
pulgada) de espesor con agujeros normales. La arandela plana o la barra
deberá cubrir completamente el agujero, pero no es necesario que sea
endurecida.
c.
Si la cara externa de las piezas abulonadas tiene una pendiente mayor que
1:20 con respecto a un plano normal al eje del bulón se deberá usar una
arandela biselada.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
111
E.2.8.6.
Instalación y fuerza mínima de pretensado del bulón
Los bulones A325 (A325M, ISO 8.8) deberán ser pretensados con una fuerza de
tracción mínima, igual a la indicada en la Tabla J.3.1 del Reglamento CIRSOC
301/2005 y su instalación deberá cumplir con lo especificado en el citado
Reglamento y en la Especificación CIRSOC 305.
E.3. UNIONES REMACHADAS
El material de los remaches deberá satisfacer las especificaciones de la Sección
A.2.3.2.
Para el cálculo de uniones remachadas en frío, utilizando remaches de acero, a
modo de guía se pueden utilizar las especificaciones del Reglamento CIRSOC
301/2005 para uniones abulonadas, excepto en la resistencia al corte pues la de los
remaches difiere en general considerablemente de la de los bulones. Se puede
obtener información adicional sobre la resistencia de los remaches consultando a
sus fabricantes o realizando ensayos.
E.3.1. Agujeros para remaches colocados en frío
El diámetro final de los agujeros para remaches colocados en frío no deberá ser
mayor que 4% del diámetro nominal del remache.
E.3.2. Resistencia de diseño a la tracción de un remache de aluminio
No se deberán usar remaches para soportar fuerzas de tracción.
E.3.3. Resistencia de diseño al corte de un remache de aluminio
La resistencia de diseño al corte de un remache de aluminio será:
φ R n = φ Ae Fuv (10 −1 )
(E.3.3-1)
siendo:
φ
= 0,65
Ae
el área efectiva al corte del remache, en cm2
Fuv
la tensión de rotura al corte del material del remache, en Mpa, Tabla E.3-1
El área efectiva al corte de los remaches macizos se deberá basar en el diámetro
nominal del agujero. Los límites para el tamaño de los agujeros se especifican en la
Sección E.2.1. Para los remaches de punta hueca, se deberá considerar lo
especificado en la Sección E.3.7).
Tabla E.3-1. Tensión de rotura al corte para remaches de aluminio
Designación antes
de la colocación
Mínima tensión de rotura al
corte1, Fuv
(MPa)
2017-T4
225
2024-T42
255
2117-T4
180
2219-T6
205
6053-T61
135
6061-T6
170
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
112
1.
7050-T7
270
7075-T6
290
7075-T73
280
7178-T6
315
De ASTM B316/B316M para aleaciones con tratamiento térmico
E.3.4. Resistencia de diseño al aplastamiento de la chapa en los agujeros
La resistencia de diseño al aplastamiento en una chapa de aluminio remachada
será:
φ R n = φ Ae Fut (10 −1 )
(E.3.4-1)
siendo:
φ = 0,85
Ae
el área efectiva al aplastamiento del remache, en cm2
Fut
la tensión de rotura a la tracción en la chapa, en Mpa, Sección E.2.5
El área efectiva al aplastamiento del remache es igual al diámetro nominal del
agujero multiplicado por el espesor de aplastamiento crítico. Para agujeros
avellanados se deberá considerar lo especificado en la Sección E.1.9.
E.3.5. Mínima separación entre remaches
La distancia mínima entre los centros de los remaches deberá ser 3 veces el
diámetro nominal del remache.
E.3.6. Remaches ciegos
El espesor total de las piezas unidas y los tamaños de los agujeros para los
remaches ciegos deberán satisfacer las especificaciones de sus fabricantes.
E.3.7. Remaches de punta hueca (Remaches semi-tubulares)
La resistencia al corte de un remache de punta hueca cuya sección transversal es
maciza en una parte de su longitud, se deberá tomar igual a la resistencia de un
remache macizo del mismo material, siempre que el fondo de la cavidad se
encuentre a una distancia mayor o igual al 25% del diámetro del remache medida
desde el plano de corte.
E.4. UNIONES ATORNILLADAS
La presente Sección se aplica a tornillos con un diámetro nominal comprendido
entre 4,2 mm y 6,3 mm. Los tornillos deberán ser los denominados autorroscantes o
autoperforantes o sea deberán formar o cortar la rosca, con o sin punta
autoperforante. A modo de alternativa a las especificaciones de las Secciones
A.2.3.3 y E.4.1, las resistencias de los tornillos se podrán basar en ensayos
realizados de acuerdo con lo especificado en el Capítulo J.
Los tornillos se deberán instalar y apretar de acuerdo con las especificaciones de
sus fabricantes.
En la presente sección se utiliza la siguiente simbología:
Asn el área de desgarramiento de filetes de la rosca interna por unidad de longitud
de penetración, en cm2/cm
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113
C
coeficiente que depende de la ubicación del tornillo
d
el diámetro nominal del tornillo, en cm
dh
el diámetro nominal del agujero, en cm
dw
el diámetro nominal de la arandela, en cm
dws
el mayor valor entre el diámetro nominal de la arandela y el de la cabeza del
tornillo, en cm
Fut1 la resistencia última a la tracción de un elemento que está en contacto con la
cabeza del tornillo, en MPa
Fut2 la resistencia última a la tracción de un elemento que no está en contacto
con la cabeza del tornillo, en MPa
Fyt1 la tensión de fluencia a la tracción de un elemento que está en contacto con la
cabeza del tornillo, en MPa
Fyt2 la tensión de fluencia a la tracción de un elemento que no está en contacto
con la cabeza del tornillo, en MPa
Ks
coeficiente que depende del espesor del elemento
n
el número de filetes de rosca por unidad de longitud de un tornillo, en 1/cm
φsc el factor de resistencia, φ = 0,5
φu
el factor de resistencia φ = 0,85
Pnt
la resistencia nominal a la tracción de un tornillo, en KN
Pnot la resistencia nominal al arrancamiento del tornillo por cada tornillo, en KN
Pnov la resistencia nominal al arrancamiento del material unido por cada tornillo, en
KN
Pts
la resistencia nominal a tracción por tornillo garantizada por el fabricante o
determinada mediante ensayos, en KN
Pnv la resistencia nominal al corte de un tornillo, en KN
Pvs
la resistencia nominal al corte por tornillo garantizada por el fabricante o
determinada mediante ensayos, en KN
Pbv1 la resistencia nominal al aplastamiento del elemento de espesor t1, en KN
Pbv2 la resistencia nominal al aplastamiento del elemento de espesor t2, en KN
Ptv
la resistencia nominal por volcamiento del tornillo, en KN
t1
el espesor del elemento que está en contacto con la cabeza del tornillo, en cm
t2
el espesor del elemento que no está en contacto con la cabeza del tornillo, en
cm
tc menor valor entre la profundidad de penetración del tornillo, excluyendo la punta
autorroscante o autoperforante, y el espesor t2 en cm
E.4.1. Resistencia de diseño de tornillos solicitados a tracción
Cuando un tornillo soporta cargas de tracción, la cabeza del tornillo o la arandela, si
es que se utiliza una arandela, deberán tener un diámetro dw mayor o igual que
7,94 mm. Las arandelas deberán tener un espesor mayor o igual que 1,27 mm.
La resistencia de diseño a la tracción para un tornillo, deberá ser la menor entre las
obtenidas con las especificaciones de las Secciones E.4.1.1., E.4.1.2. y E.4.1.3.
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E.4.1.1. Resistencia de diseño al arrancamiento de un tornillo
La resistencia de diseño al arrancamiento de un tornillo, φsc Pnot, (resistencia al
arrancamiento del tornillo de una pieza roscada) es:
1) Para tornillos de rosca UNC (roscas tipo C, D, F, G y T):
a. Para 1,5 mm ≤ tc ≤ 3 mm
φ sc Pnot = φ sc K s d t c Fyt 2 (10 −1 )
donde Ks = 1,01 para
1,5 mm ≤ tc < 2 mm
Ks = 1,20 para
2 mm ≤ tc ≤ 3 mm
(E.4.1.1-1)
b. Para 3 mm < tc < 6.3 mm
φ sc Pnot = φ sc 1,2 d Fyt 2 (0 ,638 − t c ) (10 −1 ) + φ sc 1,16 Asn Fut 2 (t c − 0 ,319 ) (10 −1 )
(E.4.1.1-2)
c. Para
6,3 mm ≤ tc ≤ 10 mm
φ sc Pnot = φ sc 0 ,58 Asn t c Fut 2 (10 -1 )
(E.4.1.1-3)
2) Para tornillos de rosca de paso fino (roscas tipo AB, B, BP, BF y BT)
a. Para 1 mm < tc < 2/n
φ sc Pnot = φ sc K s d t c Fyt 2 (10 −1 )
donde Ks = 1,01 para
(E.4.1.1-4)
1 mm ≤ tc < 2 mm
Ks = 1,20 para
2 mm ≤ tc <2/n
b. Para 2/n < tc < 4/n
2⎞
⎛4
⎞
⎛
− t c ⎟ (10 −1 ) + φ sc 3 ,26 d Fut 2 ⎜ t c − ⎟ (10 −1 )
n⎠
⎝n
⎠
⎝
φ sc Pnot = φ sc 1,2 d Fyt 2 ⎜
(E.4.1.1-5)
c. Para 4/n ≤ tc ≤ 7,94 mm
φ sc Pnot = φ sc 1,63 d t c Fut 2 (10 −1 )
(E.4.1.1-6)
E.4.1.2. Resistencia de diseño al aplastamiento del material unido
La resistencia de diseño al aplastamiento del material unido, φsc Pnov, (resistencia al
aplastamiento del material unido bajo la cabeza de un tornillo o arandela, si es que
se utiliza arandela) es igual a:
φ sc Pnov = φ sc C t 1 Fut 1 (d ws − d h )(10 −1 )
(E.4.1.2-1)
donde: C es un coeficiente que depende de la ubicación del tornillo (1,0 para los
ubicados en valles y 0,7 para los ubicados en crestas), y dws es el mayor valor entre
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115
el diámetro de la cabeza del tornillo y el diámetro de la arandela, pero nunca mayor
que 16 mm. (Ver requisitos sobre espesor requerido para las arandelas en la
Sección E.4.1.) En el caso de los tornillos avellanados, la resistencia de diseño al
aplastamiento del material unido, será mayor o igual que la determinada usando la
ecuación E.4.1.2-2.
Para los tornillos avellanados que tienen cabeza con ángulo nominal de 82º la
resistencia de diseño al aplastamiento del material unido es igual a:
⎛
φ sc Pnov = φ sc ⎜ 0 ,27 +
⎝
1,45 t 1 ⎞
⎟ d t 1 Fyt 1 (10 −1 )
d ⎠
(E.4.1.2-2)
para 1,5 mm ≤ t1 < 5 mm y t1/d ≤ 1,1
Si t1/d > 1,1 se deberá usar t1/d = 1,1
E.4.1.3. Resistencia de diseño a la tracción del tornillo
La resistencia de diseño a la tracción de un tornillo, φsc Pnt, será:
φ sc Pnt = 0 ,8 φ sc Pts
(E.4.1.3-1)
E.4.2. Resistencia de diseño de tornillos solicitados a corte
La resistencia de diseño al corte para un tornillo, deberá ser la menor entre las
obtenidas con las especificaciones de las Secciones E.4.2.1. y E.4.2.2.
E.4.2.1.
Resistencia de diseño al corte del tornillo
La resistencia de diseño al corte de un tornillo, φsc Pnv, será:
φ sc Pnv = 0 ,8 φ sc Pvs
(E.4.2.1-1)
E.4.2.2. Resistencia de diseño por aplastamiento de la chapa y volcamiento
del tornillo
La resistencia de diseño a corte se determinará de la siguiente manera:
(a) Para t2/t1 ≤ 1 será el menor valor entre:
(a.1) por volcamiento del tornillo
φ sc Ptv = φ sc 4 ,2 (t 23 d )
1/2
Fut 2 (10 -1 )
(E.4.2.2-1)
(a.2) por aplastamiento de la chapa que está en contacto con el tornillo
φu Pbv1 = 2 φu Fut 1 d t 1 (10 −1 )
(E.4.2.2-2)
Si el tornillo es avellanado, de t1 se deberá restar la mitad de la profundidad de la
avellanadura.
(a.3) por al aplastamiento de la chapa que no está en contacto con la cabeza del
tornillo:
φu Pbv2 = 2 φu Fut 2 d t 2 (10 −1 )
(E.4.2.2-3)
(b) Para t2/t1 ≥ 2,5 será el menor valor entre:
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116
(b.1) por aplastamiento de la chapa que está en contacto con el tornillo
φu Pbv1 = 2 φu Fut 1 d t 1 (10 −1 )
(E.4.2.2-4)
Si el tornillo es avellanado, de t1 se deberá restar la mitad de la profundidad de la
avellanadura.
(b.2) por al aplastamiento de la chapa que no está en contacto con la cabeza del
tornillo:
φu Pbv2 = 2 φu Fut 2 d t 2 (10 −1 )
.
(E.4.2.2-5)
(c) Para 1 < t2/t1 < 2,5 se determinará interpolando linealmente entre los valores
obtenidos en (a) y (b).
E.4.3. Mínima separación de los tornillos
La mínima distancia entre los centros de los tornillos deberá ser 2,5 veces el
diámetro nominal del tornillo.
E.5. UNIONES DE LAS CHAPAS DE ALUMINIO USADAS PARA
REVESTIR TECHOS Y FACHADAS
E.5.1. Solape de los bordes superiores e inferiores de las chapas
Los solapes mínimos de los bordes superior e inferior de chapas consecutivas
deberán ser los indicados en la Tabla E.5-1.
Tabla E.5-1. Solape mínimo entre bordes superiores e inferiores de chapas de
aluminio usadas para revestir techos y fachadas
Altura de la sección
h
Solape mínimo (bordes superiores e inferiores)
Techos
16% ≤ pendiente ≤ 25 %
Techos
Pendiente> 25%
Fachadas
h ≤ 25 mm
−
150 mm
100 mm
25 mm < h ≤ 50 mm
230 mm
150 mm
100 mm
h > 50 mm
230 mm
150 mm
150 mm
E.5.2. Solapes de los bordes laterales de las chapas
Cuando se utilizan chapas con ondas sinusoidales como revestimiento para techos,
el solape de los bordes laterales de las chapas deberá tener un ancho mínimo igual
al paso de la onda; cuando se utiliza este tipo de chapas como revestimiento para
fachadas, el solape de los bordes laterales de las chapas deberá tener como
mínimo un ancho igual a la mitad del paso de la onda.
Cuando se utilizan chapas con ondas trapezoidales de altura mayor que 25 mm
tanto en techos como en fachadas, el solape de los bordes laterales de las chapas
deberá tener un ancho igual al ancho del valle más angosto más 60 mm. Las
chapas con ondas trapezoidales de altura menor o igual que 25 mm deberán tener
un solape cuyo diseño haya sido comprobado, incluyendo una característica que
evite el sifonamiento.
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117
E.5.3. Pasadores en los solapes
El tamaño mínimo de los pasadores utilizados en los solapes de los bordes
superiores, inferiores o laterales de las chapas deberá ser 5,5 mm (tornillo #12) si
se utilizan tornillos, o bien diámetro 5 mm (3/16 pulgada) si se utilizan remaches.
La máxima separación entre pasadores en los solapes entre bordes laterales
deberá ser de 300 mm. Los pasadores en solapes entre un borde superior y un
borde inferior deberán estar ubicados a una distancia menor o igual que 50 mm del
extremo de la chapa solapada.
E.5.4. Canaletas
Las canaletas deberán ser de chapa de aluminio conformada.
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